JP3880326B2

JP3880326B2 - 加熱装置及びこの加熱装置を備える画像形成装置

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Publication number: JP3880326B2
Application number: JP2001087072A
Authority: JP
Inventors: 道夫川瀬
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Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2007-02-14
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を採用する複写機等の画像形成装置に用いられる加熱装置及びこの加熱装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境に配慮し、省エネルギーの重要性が増してきており、画像形成装置の画像形成中の消費電力や待機電力の低減への取り組みがなされてきており、従来のように大きな熱源で大電力を消費するような画像形成装置の装置構成の見直しを迫られている。
【０００３】
又、ユーザの利便性の向上のため、電源投入から画像形成可能状態（スタンバイ状態）に至るまでのウォームアップ時間の短縮や、待機中の電力を低減させた状態から画像形成可能状態へ復帰するまでの復帰時間の短縮や、画像形成開始の指示が出されてから、画像形成出力が装置から出てくるまでのファーストコピータイム（ＦＣＴ）やファーストプリントタイム（ＦＰＴ）の短縮が求められている。
【０００４】
更に、装置環境についても、画像形成装置等の事務機器のユーザ層も広がってきており、一般オフィスだけでなく、建設現場等での過酷な使用例が増えてきており、装置使用環境は従来より厳しいものになってきている。
【０００５】
又、ユーザの扱う記録材のマテリアルについても、普通紙だけでなく、葉書や表紙用厚紙、ＯＨＴシート等多岐にわるようになってきている。
【０００６】
更に、ユーザの扱う原稿の画像についても、カラー原稿が増えており、更に、ベタ画像に近い高濃度の画像に白抜き文字を使うようなプレゼンテーション用資料を作成する機会も増え、良好な定着画像を提供する上で、従来以上に厳しい条件が要求されてきている。
【０００７】
又、生産性についても、年々、１分あたりの生産性のアップが求められており、画像形成装置の高速動作が求められており、定着プロセス速度のアップ以外にも、消費電力が増大してきている。例えば、用紙搬送部、原稿フィーダ駆動部、原稿読み取り部、画像処理部、作像プロセス部等の電力も増大している。そのような状況において、従来以上に定着プロセスへの電力割り当てが厳しくなってきている。
【０００８】
電子写真方式を採用する画像形成装置にあっては、顕画材たるトナーにより記録材上に顕画像たるトナー像が形成され、該トナー像の形成された記録材が加熱装置たる定着装置に搬送されるようになっている。上記定着装置に搬送された上記記録材は、例えば、図１２及び図１３に示すようなハロゲンヒータ等のヒータＨ１を熱源として図１１に示すように互いに対向圧接する定着ローラ１００と加圧ローラ１０２との間に導入され、加熱部に密着して加圧されて上記トナー像が加熱定着される。
【０００９】
上記のようなハロゲンヒータ等を熱源とする定着装置においては、記録材上のトナー像を該記録材上に定着させるため、定着ローラ１００と加圧ローラ１０２との圧接部における定着ローラ１００の表面温度が、トナーの融点を超え、且つ、記録材に悪影響を与えない程度の温度範囲となるよう正確に制御される必要がある。そのため、従来では、図１３に示すようなＯＮ−ＯＦＦ温度制御回路による温度調節方法が多用されている。
【００１０】
ここで、図１３に示す温度制御回路とその動作について説明する。
【００１１】
図１３に示す温度制御回路にあっては、入力端子間に交流電圧が投入されるとヒータＨ１を通じてＳＳＲ（ソリッドステートリレー）に交流電圧が印加され動作可能状態となる。ここで、この温度制御回路がヒータＨ１の駆動制御を開始すると、この温度制御回路は、定着ローラ１００の表面温度を測定しているサーミスタ等の温度検出素子ＴＨ１からのその表面温度情報を読み取り温度制御目標値と比較しその差分に応じて比例したヒータ通電時間を決定してＳＳＲをオンすることで熱源であるハロゲンヒータ等のヒータＨ１に通電を開始する。
【００１２】
その後、定着ローラ１００の温度が制御目標値に近づいて行くと目標値とその検出温度との差分に応じてヒータ通電時比率を決定してＳＳＲをＯＮ−ＯＦＦすることで定着ローラ１００の温度を安定化させる。このようなハロゲンヒータ等を熱源としてその輻射熱により定着ローラを暖める構成では、ある一定時間間隔を開けてヒータへの電流を通電させる必要があるため、定着ローラの表面温度がある幅で変動する欠点があり、又、一定時間間隔のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すためハロゲンヒータの消灯後の一定時間後の再点燈時に過大な突入電流が流れ、近年社会的問題になっている電源フリッカー障害を引き起こしやすい。
【００１３】
又、ハロゲンヒータは定着ローラの芯金の中心位置に大きな空間距離をもって配置され、定着ローラの外周に貼られたゴム層とともに大きな熱抵抗を有する。又、定着ローラの金属ローラである芯金部分の熱容量も大きいので、熱伝達の時定数が大きく、蓄熱量の大きな系での定着ローラの表面温度を検知して温度制御を行う必要がある。
【００１４】
更に、スタンバイ状態、画像形成状態、様々な記録材のマテリアルやサイズ、周囲温度、電源電圧変動といった条件を検知しつつ、複雑な熱モデルに対して、ハロゲンヒータのＯＮ−ＯＦＦ制御の制御パラメータを操作することによりリップルの少ない温度制御を低コストで行うことは技術的に難しいものであった。
【００１５】
そこで、近年、上記定着ローラの内部にＣ型若しくはＩ型やＪ型からなるフェライト等の透磁率の高いコアにコイル巻線を施してなる磁界発生手段によって、該コア部の巻線に対して高周波電流を流すことで高周波磁界を発生させ、その発生高周波磁界を上記定着ローラ内面に誘導させることで定着ローラ自身を発熱させる電磁誘導加熱方式を用いたことで連続して定着ローラの発熱量を制御するローラ加熱方法が提案されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のハロゲンヒータ方式の定着装置等の加熱装置では、電源事情により交流電圧が低下したときには、発熱量が減少するため、特に、立ち上がり時間が大きくなり、ＦＣＴやＦＰＴが長くなったりして、ユーザが画像形成出力を得るまで待たされる時間が増大したり、画像形成中にローラ温度が低下してくると、定着不良が発生するといった問題があった。
【００１７】
又、様々な要因で画像形成中に定着ローラの温度が低下した場合に、定着ローラの温度が所定温度以上に回復するまで定着装置への紙搬送動作を中断するような構成の画像形成装置も提案されているが、生産性の低下をもたらすという問題があった。例えば、定着ローラの温度が低い場合の定着不良としては、出力された画像形成画像上の定着不良のトナーが剥がれて読み取れなくなったり、ユーザの手が触れて汚れたり、他の記録材に付着してしまうといった問題がある。
【００１８】
従って、画像形成装置の設置環境の室温が低く、画像形成装置本体や定着装置本体が冷えており、厚紙等の熱容量の大きい記録材を用いるときに、複数色のトナーを順次重ねあわせたようなカラー画像であって、更に、記録材全体に濃度の濃いトナー像が転写されている場合の熱定着プロセスにおいて、特に、定着不良が発生しやすい。
【００１９】
そこで、近年では、大きな消費電力の増大がなく、所望の定着温度へ、短時間で立ち上がることが可能で、画像形成中のローラ温度低下が少なく、且つ、待機電力も少ない定着手段が求められており、そのような要求を満足する技術として、電磁誘導加熱方式の定着装置の開発の重要性が増してきている。
【００２０】
しかしながら、ハロゲンランプによる加熱方式では、定着ローラ内部でほぼ均一に輻射される輻射熱で定着ローラが加熱されるのに対して、電磁誘導加熱方式による加熱方式では、高周波磁界を発生させる磁界発生手段により、定着ローラの一部分に磁束を集中させるため、高周波誘導磁束に磁気的に結合された定着ローラの一部領域が主に加熱されるので、定着ローラの周方向での温度分布が不均一になりやすい。
【００２１】
例えば、定着ローラの回転が停止した状態で装置のスタンバイ状態である時、磁界発生手段のコイルの配置された近傍での定着ローラの温度が最も高く、コイルから離れた位置での定着ローラの温度が低い傾向がある。したがって、画像形成スタートともに、定着ローラへの電力を増大させても、定着ローラの１回転周期での温度リップルをもったままローラ温度が上昇することになる。
【００２２】
そのため、定着画像の定着不良等の不具合を発生するという問題があった。例えば、定着ローラの１回転周期の温度ムラがある状態で記録材が熱定着されるため、記録材上のトナー像が定着不良を発生してしまう。特に、画像形成開始キーが押されてから、定着ローラが回転を開始し、所定枚数を画像形成するまでの間、定着不良の画像が発生しやすい。
【００２３】
又、記録材のマテリアルが厚紙等の場合では、記録材によって定着ローラから奪われる熱量が大きい場合には、記録材が定着ローラを通過するたびに、急速に定着ローラの温度が低下していく。又、画像形成装置本体や定着装置本体が冷えている時には、コイル近傍の定着ローラの加熱部分から定着装置自身や定着装置外等の周囲に放熱される熱量も無視できないものであり、画像形成開始後の急激な温度低下の要因となり、定着不良を発生させる要因になっている。
【００２４】
更に、大きな幅から小さい幅の用紙サイズや、厚紙やＯＨＴシート等の多様な記録材のマテリアルによって、画像形成に必要な電力や温度を最適制御できないことにより、連続画像形成中の温度低下や定着ローラの非通紙域での昇温（以下、端部昇温という）等の問題があった。
【００２５】
小サイズ紙の画像形成時においては、定着ローラの長手方向の長さより小さい記録材（Ａ４ＲやＡ５Ｒ等）を通紙すると、定着ローラの非通紙域で記録材に奪われる熱量が減るため、定着ローラの非通紙域の温度が上昇する。そのため、該非通紙域に対応する定着ローラの軸線方向における定着ローラの端部のゴム層や定着フィルムの端部が劣化したり、破れる等の不具合が発生し、定着不良を生じたり、交換寿命前にもかかわらず定着ローラの交換が必要になってしまう。そのため、不良画像形成出力や装置のダウンタイムが増えたり、サービスコストのアップを招く等の問題があった。
【００２６】
そこで、本発明は、発熱部材の温度リップルを低減しつつ、発熱部材の周方向における温度分布の均一化を図ると共に発熱部材の非通紙域の過昇温の防止を図り、オフセット画像等の画像不良を防止して良好な定着性を実現できる加熱装置及びこの加熱装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、電源からの電力を受けて交番磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界発生手段からの交番磁界中に配されて電磁誘導発熱する回転可能な中空の発熱部材と、上記発熱部材の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき上記発熱部材の温度を所定温度に維持するよう上記電源から上記磁界発生手段への電力供給を制御する制御手段と、記録材の大きさに応じて磁界発生手段から発熱部材への非通紙領域における磁界を遮蔽又は減少させる磁界遮蔽部材と、を備え、磁界発生手段からの磁界により発熱部材の周方向の一部が発熱し、記録材上の画像を上記発熱部材に接触させて加熱する像加熱装置において、
スタンバイ時には発熱部材が停止した状態で発熱部材の周方向の一部を発熱させて温度制御する期間を有し、スタンバイ時に入力された画像形成信号による画像形成状態では制御手段はスタンバイ期間における発熱部分と発熱していない部分の温度を平均した平均温度に基づいて電源から磁界発生手段への電力供給を制御することにより、上記問題点を解決する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００３５】
（第一の実施形態）
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００３６】
図１は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たる電子写真レーザビームプリンタ２０１（以下、プリンタ２０１と略称する。）の概略構成を示す模式的断面図である。
【００３７】
プリンタ２０１は、プリンタ２０１の本体の外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置（図示せず）から提供された画像情報に応じた画像をシート状の記録材Ｐに形成し記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に沿って行う形態の画像形成装置である。
【００３８】
プリンタ２０１は、図１に示すように、潜像担持体たるドラム状の回転自在な感光体２０２及び現像装置２０３を保持するプロセスカートリッジ２０４と、画像情報提供装置からの画像情報に応じた露光処理工程により感光体２０２の外周面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット２０５（以下、スキャナ２０５と略称する。）と、記録材Ｐに転写処理工程を施すためのロール状の回転自在な転写体２０６と、転写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施すようになっている加熱装置たる定着装置２０７とを備えている。
【００３９】
プリンタ２０１に備えられたプロセスカートリッジ２０４は、感光体２０２及び現像装置２０３に加えて、スキャナ２０５による露光処理前に感光体２０２の外周面を規定電位分布に帯電せしめる帯電ローラ２０８を保持していると共にプリンタ２０１の本体にて取り外し自在に支持されており、感光体２０２の修理及び現像装置２０３への現像剤補給等のメンテナンスが必要であるときには、上記本体にて開閉自在に支持されているカバー２０９を開いたのち、プロセスカートリッジ２０４ごと交換することによりメンテナンスの迅速化及び簡易化等が図られている。
【００４０】
次に、プリンタ２０１における一連の画像形成プロセスに関して説明する。
【００４１】
先ず、プリンタ２０１への一連の画像形成プロセスの開始指示のためにプリンタ２０１の本体に設けられたスタートボタン等（図示せず）が押されるなどにより、感光体２０２が矢印Ｋ１方向に規定周速度にて回転駆動を開始されると共に、規定バイアスが印加されている帯電ローラ２０８と感光体２０２とが互いに摺接し合うことにより感光体２０２の外周面が規定電位分布に帯電せしめられる。
【００４２】
次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体２０２の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ２０５により走査及び露光されることにより上記画像情報に応じた静電潜像が上記部位に形成されたのち、現像装置２０３の現像剤により上記静電潜像が顕像に可視像化され、所定枚数の記録材Ｐを収容可能であると共にプリンタ２０１の本体にて取り外し自在に支持されたカセット２１１から回転自在な給紙ローラ２１２等により感光体２０２と転写体２０６との間に形成された空間へと所定のタイミング等にて搬送されてきた記録材Ｐに転写体２０６により上記顕像が転写される。
【００４３】
そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着装置２０７により定着処理が施されたのちプリンタ２０１の本体にて回転自在に支持された排紙ローラ２１３により機外へと排紙され上記本体の一側面に取り付けられたトレイ２１４上に積層されることにより、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
【００４４】
ここで、本実施形態の加熱装置である定着装置２０７について詳述する。
【００４５】
図２は、定着装置２０７の概略構成を示す模式的斜視図である。
【００４６】
定着装置２０７は、図２に示すように、記録材上のトナーを溶融させ記録材に定着させるための磁性金属部材である発熱部材たる定着ローラ１００と、磁束発生手段たる誘導加熱コイルＬ１と、磁界遮蔽部材１５０とを備えている。
【００４７】
図３は、本発明による定着装置の定着ローラ部の概略構成を示す断面図である。
【００４８】
定着ローラ１００は、図３に示すように、その表面に、樹脂コーテング又は金属材料のメッキ等の表面処理による表面コーティング層１０１が施されている。尚、定着ローラの代わりに、樹脂コーテングされた、筒状の磁性金属フィルムを用いても良い。
【００４９】
誘導加熱コイルＬ１は、図４に示すように、高周波電流が印加されることにより高周波磁界を発生させるようになっており、コア１とコア２及びコア３が誘導加熱コイルＬ１による高周波磁界を定着ローラ１００の内面に有機的に結合させるための高い透磁率をもつフェライト等による磁気回路を構成している。
【００５０】
尚、図４は、誘導加熱コイルＬ１と、コア１とコア２及びコア３とによる磁気回路部品を定着ローラ１００から取り出した時の斜視図である。
【００５１】
本実施形態では、コア１とコア２及びコア３を別部品としてあり、特にコア１は平板状に形成されているため予め誘導加熱コイルＬ１をコア１より少し大きめのボビン等に巻くことで整形してからコア１を挿入することが可能であるため特殊な巻線技術を不要にできる。又、コア２及びコア３は、同一形状の物を対向させて配置したものである。尚、コア１とコア２及びコア３を、Ｔ型コアを用いるようにしても良く、Ｔ型コアの場合、磁界遮蔽部材１５０を加熱部から退避させた時に、加熱に必要な磁束を効率よく加熱部に集中させることができる。
【００５２】
図６は、磁界遮蔽部材１５０の形状例を示す。
【００５３】
図７は、磁界遮蔽部材１５０を３通りの位置に移動させた例を示す。
【００５４】
図７（ａ）に示すように、磁界遮蔽部材１５０が位置しているとき、誘導加熱コイルＬ１の磁束は、定着ローラ１００と加圧ローラ１０２が圧接するニップ部近傍に集中して、定着ローラ１００を発熱させている。
【００５５】
図５は、本発明による定着装置の誘導加熱コイルＬ１の駆動電源回路の構成を示すブロック図である。
【００５６】
上記駆動電源回路は、ＭＯＳ−ＦＥＴである電力スイッチング素子ＴＲ１と、回路の電力負荷である誘導加熱コイルＬ１と、誘導加熱コイルＬ１に蓄積された電力を回生させるフライホイールダイオードＤ５とを有して構成されている。温度検知手段たる温度検出素子ＴＨ１は、図５に示すような構造により定着ローラ１００と熱的に結合しており、その出力が温度検出比較回路ＩＣ２に入力されるようになっている。
【００５７】
温度検出比較回路ＩＣ２は、温度調節入力信号と温度検出素子ＴＨ１の出力を比較し、その差分が制御信号としてパルス変調発振回路（以下、ＰＦＭ発振回路という）ＩＣ１に入力されるようになっている。ＰＦＭ発振回路ＩＣ１は、制御信号値に見合ったＰＦＭパルスを発生させ電力スイッチング素子ＴＲ１のゲートに出力し、電力スイッチング素子ＴＲ１をスイッチング駆動する。本実施形態の上記駆動電源回路は、交流の入力電力整流用ダイオードである整流素子Ｄ１〜Ｄ４によって、交流電力を整流した脈流が供給される。
【００５８】
トランスＮＦ１及びコンデンサＣ１は、ノイズフィルタを形成しており、電力スイッチング素子ＴＲ１のスイッチング周波数に対して十分な減衰量を確保し、且つ電源周波数に対して減衰無く通過するような定数に設定するようになっている。
【００５９】
次に、上記駆動電源回路の動作について説明する。
【００６０】
図５に示す入力端子に交流入力電圧が印加されると、その交流入力電圧が整流素子Ｄ１〜Ｄ４により整流された脈流となり、その電圧はトランスＮＦ１を通りコンデンサＣ１の両端に印加される。このとき、そのコンデンサＣ１の両端電圧は、交流入力電圧を整流した波形となる。
【００６１】
温度調節入力信号Ｖｃが温度検出比較回路ＩＣ２に入力されると、温度検出比較回路ＩＣ２は、温度検出素子ＴＨ１の出力と入力信号Ｖｃの加熱目標温度の設定値とを比較する。その比較された出力が制御信号としてＰＦＭ発振回路ＩＣ１に印加される。
【００６２】
ＰＦＭ発振回路ＩＣ１は、制御信号値に見合ったパルスのＰＦＭ信号を発生し、その出力は、電力スイッチング素子ＴＲ１のゲート−ソース間に印加され、電力スイッチング素子ＴＲ１は、ＰＦＭ発振回路ＩＣ１の出力パルスによりスイッチングしてドレイン電流ＩＤが流れ誘導加熱コイルＬ１に通電する。
【００６３】
又、誘導加熱コイルＬ１は、電力スイッチング素子ＴＲ１がオンすることで流れた電流を蓄えているため、電力スイッチング素子ＴＲ１がオフした時に逆起電圧を発生しフライホイールダイオードＤ５に順電流を流し蓄積電流を高周波共振コンデンサＣ２に充電する。その後、また電力スイッチング素子ＴＲ１がオンすると誘導加熱コイルＬ１に電流が流れ、誘導加熱コイルＬ１に電流を蓄積することを繰り返すので、負荷の誘導加熱コイルＬ１には、高周波共振コンデンサＣ２との間に共振電流が流れる。
【００６４】
電力スイッチング素子ＴＲ１及び誘導加熱コイルＬ１に流れる電流は、高周波共振コンデンサＣ２が高周波成分を充放電し平滑化される。そのため、トランスＮＦ１には、高周波電流は流れず交流入力電流整流波形のみが流れることとなる。
【００６５】
整流ダイオードＤ１〜Ｄ４に流れる電流は、電力スイッチング素子ＴＲ１及び誘導加熱コイルＬ１に流れた電流波形をコンデンサＣ１及びトランスＮＦ１によるノイズフィルタによりフィルタリングされた電流波形となるため、整流前の交流入力電流波形は、交流入力電圧波形に近い形の入力電流波形となり、入力電流中に含まれる高調波成分が大幅に減少でき、温度調節回路である上記駆動電源回路の入力電流の力率を大幅に改善できる。
【００６６】
又、この駆動電源回路中て使用するノイズフィルタであるトランスＮＦ１及びコンデンサＣ１は、ＰＦＭ発振回路ＩＣ１による高周波の発振周波数に対してフィルター効果が発揮されるものであれば良く、コンデンサＣ１の容量やトランスＮＦ１のインダクタンス値は小さくできるので小型、軽量化することができる。
【００６７】
この誘導加熱コイルＬ１のための駆動電源回路に温度調節信号が入力されることで、誘導加熱のための電源の出力端子に周波数２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の高周波交流電力が発生する。
【００６８】
この交流電力が誘導加熱コイルＬ１に印加され誘導加熱コイルＬ１は交流磁界を発生させる。このとき、誘導加熱コイルＬ１に印加される交流電力は加熱対象物により変化するが通常２００〜３００Ｗから数ＫＷ程度である。
【００６９】
上記誘導加熱コイルＬ１に印加された交流電力により発生した交流磁界は、フェライトコアであるコア１及びコア２とコア３を通じて、コア２及びコア３間の空間より定着ローラ１００に高周波磁界を印加することで定着ローラ１００内に高周波磁束が貫通し定着ローラ１００内に渦電流を発生させる。その渦電流の電流値により定着ローラ１００内面にジュール熱が発生することで定着ローラ１００自らが発熱する。この電磁誘導作用により定着ローラ１００が発熱し、定着ローラ１００の表面温度も上昇していくこととなる。
【００７０】
ここで、定着ローラ１００の表面の温度を測定する温度検出素子ＴＨ１の出力は随時、温度検出比較回路ＩＣ２に入力され加熱目標温度Ｖｃと比較され、その目標値との差分がＰＦＭ発振回路ＩＣ１にフィードバック信号ＦＢとして入力される。
【００７１】
温度検出比較回路ＩＣ２は、温度検出素子ＴＨ１の検出温度が加熱目標温度以下では印加高周波電力を増大させ、加熱目標温度を超えると印加電力を低下させるようなフィードバック信号ＦＢを発生し、定着ローラ１００の表面温度を一定に保つような比例制御をおこなう。
【００７２】
ＰＦＭ発振回路ＩＣ１は、温度検出比較回路ＩＣ２により検出された温度設定目標値誤差分が入力され、その値に応じて電力スイッチング素子ＴＲ１のゲートＯＮ信号時間が決定され、電力スイッチング素子ＴＲ１の通電電力が調整され誘導加熱コイルＬ１に入力される電力が制御され、定着ローラ１００の発熱量が制御されることによりトナー定着温度が安定化される。
【００７３】
スタンバイ状態での加熱目標温度Ｔｓｔとすると、制御手段たるＣＰＵ３０１から加熱目標温度Ｔｓｔをデジタル・アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という）３０３に送り、Ｄ／Ａ変換器３０３からの出力が温度調節入力信号Ｖｃ＝Ｔｓｔとして温度検出比較回路ＩＣ２に送られ温度検出比較回路ＩＣ２により温度検出素子ＴＨ１の出力と比較され、その差分がゼロの場合、スタンバイ状態での加熱目標温度Ｔｓｔに達したこととなり、フィードバック信号ＦＢ＝０がＰＦＭ発振回路ＩＣ１に送られ、所定の印加電力Ｗｓｔが誘導加熱コイルＬ１に印加される。
【００７４】
本実施形態では、温度検出素子ＴＨ１で検知された定着ローラ１００の１周分の温度に応じて、印加電力を制御するものである。温度検出素子ＴＨ１の出力は、アナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）３０２に入力され、現在の定着ローラ１００の温度情報がＣＰＵ３０１に送られる。ＣＰＵ３０１は、定着ローラ１００の温度がスタンバイ状態の加熱目標温度Ｔｓｔに達したことを検知すると、画像形成可能状態となり、画像形成開始信号を受信すると画像形成装置の画像形成動作を開始する。
【００７５】
ここで、定着ローラの温度分布ついて説明する。
【００７６】
従来では、記録材によって定着ローラから奪われる熱量が大きい場合には、記録材が定着ローラを通過するたびに、急速に定着ローラの温度が低下していく。更に、画像形成装置本体や定着装置本体が冷えている時には、誘導加熱コイル近傍の定着ローラの加熱部分から定着装置自身や定着装置外等の周囲に放熱される熱量も無視できないものであり、画像形成開始後の急激な温度低下の要因となり、定着不良を発生させる要因になっている。
【００７７】
そこで、従来では、スタンバイ状態で定着ローラの回転を停止しておき、定着装置への電力供給も行わない場合、画像形成装置の待機電力を低減させることが可能であり、スタンバイ時に定着電力をＯＦＦする画像形成装置が提案されている。
【００７８】
しかしながら、特に、濃いトナー画像のカラー画像形成を行う場合で、画像形成装置や定着装置が冷えた状態から、厚紙等の熱容量の大きいマテリアルの記録材に画像形成する場合、画像形成開始信号を受けてから、定着ローラを加熱しても、連続画像形成を続けるうちに、定着装置自身や定着装置以外の画像形成装置内等への熱の散逸が大きく、徐々に、定着ローラ温度が低下して定着不良を起こしてしまう。
【００７９】
そこで、スタンバイ時には、画像形成時より低い温度で加熱するスタンバイ温度制御を行うことが考えられる。
【００８０】
又、スタンバイ状態で定着ローラの回転を停止しておき、スタンバイ状態で所定温度になるように加熱を行う方法が考えられる。
【００８１】
しかしながら、定着ローラが停止している状態では、定着ローラの周方向での温度分布があり、誘導加熱コイル近傍での温度が最大となっている。特に、画像形成装置が低温環境に設置されていたり、電源投入後、しばらくの間は、画像形成装置内の機内温度や定着装置本体の温度が低いため、誘導加熱コイル近傍で発熱しても、誘導加熱コイルから離れた定着ローラ部分の温度は低くなってしまい。定着ローラの周方向に大きな温度差が生じてしまう。
【００８２】
そこで、スタンバイ状態で定着ローラの回転は停止させているものとすると、記録材等により定着ローラの熱が奪われることを考慮し、誘導加熱コイル近傍の温度を十分高めに設定しておき、定着ローラの周方向での熱伝導により、誘導加熱コイルから離れた部分での定着ローラの温度が高めになるようにする方法が考えられる。このとき、画像形成動作時より低い定着温度設定とすることで、画像形成動作時の電力に比べ大幅な電力削減が可能となる。
【００８３】
しかしながら、その結果、連続画像形成動作により定着ローラの温度が低下してきても、未定着画像の発生のような定着不良は防止できるが、定着ローラが停止していた時の加熱部分は他の周方向の部分よりかなり高い温度となっているため、１周ごとの高温オフセットが発生してしまう。
【００８４】
そこで、高温オフセットが発生しない程度に、スタンバイ状態での定着ローラの温度を設定して、温度制御を行うことで、画像形成開始後に高温オフセットを発生させず、しかも、連続画像形成によっても未定着等の定着不良を防止するのが効果的である。
【００８５】
本実施形態では、装置の電源が投入されると、ＣＰＵ３０１からＤ／Ａ３０３にスタンバイ状態の加熱目標温度Ｔｓｔをセットし温度調節信号Ｖｃ＝Ｔｓｔが温度検出比較回路ＩＣ２に送られる（このとき、ウォームアップ状態とスタンバイ状態との加熱目標温度とが等しいとする。）。
【００８６】
定着ローラ１００の温度を検出するために、温度検出素子ＴＨ１からの出力が温度検出比較回路ＩＣ２に入力される。
【００８７】
温度検出比較回路ＩＣ２は、温度調節入力信号と温度検出素子ＴＨ１の出力を比較し、その差分を制御信号としてＰＦＭ発振回路ＩＣ１に入力する。ＰＦＭ発振回路ＩＣ１は、制御信号値に見合ったＰＦＭパルスを発生させ、誘導加熱のための電源の出力に高周波電力が発生され、誘導加熱コイルＬ１に印加され、電磁誘導作用により定着ローラ１００が発熱し、定着ローラ１００の表面温度が上昇していく。
【００８８】
温度検出素子ＴＨ１の検知温度と上記温度調節入力信号とに従って、スタンバイ温度Ｔｓｔより低い温度では、誘導加熱コイルＬ１への印加電力がＷｓｔより大きくなり、最大Ｗ１までの高周波電力が印加される。又、スタンバイ温度Ｔｓｔより高い温度では、誘導加熱コイルＬ１への印加電力がＷｓｔより小さくなり、最小Ｗ２までの電力が印加される。
【００８９】
温度検出素子ＴＨ１の検知温度がスタンバイ温度Ｔｓｔと等しいときには、印加電力Ｗｓｔとなる。
【００９０】
ここで、画像形成装置としては、スタンバイ状態の温度Ｔｓｔに達するまでの間は、ウォームアップ状態であり、画像形成動作を開始できない。定着ローラ１００の温度Ｔがスタンバイ温度Ｔｓｔに達すると、ＣＰＵ３０１はＡ／Ｄ変換器３０２での検知温度Ｔ=Ｔｓｔを検知し、画像形成装置はスタンバイ状態となる。画像形成装置が画像形成開始信号を受信すると、画像形成動作の開始を許可し、画像形成動作を開始できるようになる。
【００９１】
ＣＰＵ３０１が、ホストコンピュータ（図示せず）や画像読取装置（図示せず）等から画像形成開始信号を受信すると、画像形成状態の加熱目標温度Ｔｃｐを温度調節信号としてＡ／Ｄ変換器３０３に設定し誘導加熱コイルＬ１への電力を増大させるとともに、定着駆動（図示せず）をＯＮして定着ローラ１００を回転させる。
【００９２】
定着ローラ１００を回転することにより、温度検出素子ＴＨ１から定着ローラ１００の周方向の温度が検知できるようになる。温度検出素子ＴＨ１の検知温度と上記温度調節信号とに従って、画像形成状態の加熱目標温度Ｔｃｐより低い温度では、誘導加熱コイルＬ１への印加電力がＷｃｐより大きくなり、最大Ｗ１までの高周波電力が印加される。又、画像形成状態の加熱目標温度Ｔｃｐより高い温度では、印加電力がＷｃｐより小さくなり、最小Ｗ２までの電力が印加される。温度検出素子ＴＨ１の検知温度が温度Ｔｃｐと等しいときには、誘導加熱コイルＬ１への印加電力Ｗｃｐとなる。このようにして、本実施形態では、定着ローラ１００の周方向の温度ムラを補正するように誘導加熱コイルＬ１への印加電力が制御されるため、定着ローラ１００の温度ムラが低減される。
【００９３】
ところが、定着ローラの温度が目標温度以上でないと画像形成動作を開始しても、定着ローラの温度の温度が低い領域において、定着不良が発生する。従って、定着ローラの温度の周方向の下限値が所望の温度以上であれば、定着不良を防止できるが、定着ローラの温度の周方向の上限値があまりに高い温度であると高温オフセットを発生してしまい不具合を生じてしまう。
【００９４】
そこで、定着ローラの温度の上限値、下限値を検知し、所定の目標上限温度から目標下限温度以内に収まっているかによって、良好に定着可能かどうかを判断する方法も考えられる。しかしながら、定着ローラの検知温度の上限、下限値だけでは、定着ローラのもつ平均的な熱量がわからない。画像形成を続けていくうちに、定着ローラの温度は低下していく場合には、何枚かの画像形成を行ううちに、定着ローラの一部分が目標下限温度より低い温度にまで温度低下して、定着不良を発生してしまう。
【００９５】
又、スタンバイ状態、画像形成状態、様々な画像形成マテリアルやサイズ、周囲温度といった条件を全て検知しつつ、簡単な熱モデルで予測制御するのは技術的に難しい。
【００９６】
そこで、本実施形態では、定着ローラ１００の１周分の温度を測定して、１周の平均温度を求めることにより、平均温度が加熱目標温度より低い場合には、高めの温度に加熱するように温度調節信号を補正して、誘導加熱コイルＬ１への印加電力を増大させる。又、平均温度が加熱目標温度より高い場合には、当初の目標温度より低めに加熱するように温度調節信号を補正して、誘導加熱コイルＬ１の印加電力を減少させることが有効である。
【００９７】
定着ローラ１００の径が３０ｍｍ、定着プロセス速度ＰＳ＝９４．２ｍｍ／ｓとすると、定着ローラ１００の回転速度６０ｒｐｍ（回転／分）となる。温度検出素子ＴＨ１の出力はＡ／Ｄ変換器３０２でデジタル情報に変換されＣＰＵ３０１により、定着ローラ１００の温度情報Ｔｄとして読み取られる。１００ｍＳ毎に定着ローラ１００の温度を検知するとすれば、定着ローラ１００の１回転で１００ポイント計測することになる。
【００９８】
定着ローラ１００の１周分の温度情報Ｔｄは、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭという）３０４内に、アドレス００番地から６３Ｈ番地まで、順次、格納されていく。
【００９９】
ＣＰＵ３０１は、定着ローラ１００の温度情報Ｔｄを順次加算した加算経過値Ｔｔｐをアドレス６４Ｈに格納し、一周分の１００ポイント分の加算を行った後、加算経過値（アドレス６４Ｈ）を１周分温度加算値ＴｓｕｍとしてＲＡＭ３０４のアドレス６５Ｈに格納する。又、ＲＡＭ３０４の加算経過値アドレス６４の内容をゼロにクリアする。加算経過値Ｔｔｐをゼロクリアした後に、２周目の定着ローラ１００の温度Ｔｄを順次、加算経過値Ｔｔｐ（アドレス６４Ｈ）に加算していく。
【０１００】
定着ローラ１００の１周分の平均値情報Ｔａｖｄは、１周１００ポイント分の温度情報Ｔｄを加算した、１周分温度加算値Ｔｓｕｍをポイント数１００で割り算して得られる。尚、平均値情報Ｔａｖｄを割り算せずに、１周分温度加算値Ｔｓｕｍのままとしてもよい。その場合、１周分温度加算値Ｔｓｕｍと他の温度情報を比較、演算する際に、１周分温度加算値Ｔｓｕｍ以外の温度情報は１００倍して扱えばよい。例えば、加熱目標温度Ｔｃｐ×１００と１周分温度加算値Ｔｓｕｍとを比較すればよい。
【０１０１】
ここで、ＣＰＵ３０１により、平均温度情報Ｔａｖｄ＝Ｔｓｕｍ／１００をもとめ、アドレス６６Ｈに格納する。加熱目標温度Ｔｃｐから平均温度情報Ｔａｖｄを差し引いた誤差温度ΔＴａｖをもとめ、アドレス６７Ｈに格納する。加熱目標温度Ｔｃｐに誤差温度ΔＴａｖを加算した結果を新たに加熱目標温度Ｔｃｐ２とし、アドレス６８Ｈに格納する。ＣＰＵ３０１からＤ／Ａ変換器３０３に加熱目標温度Ｔｃｐ２がセットされ、アナログ信号に変換されて、温度検出比較回路ＩＣ２への温度調節信号Ｖｃ＝Ｔｃｐ２が送られる。温度検出比較回路ＩＣ２では、現在の温度Ｔと比較して、温度検出比較回路ＩＣ２からのフィードバック信号ＦＢがＰＦＭ発振回路ＩＣ１におくられ、誘導加熱コイルＬ１への印加電力を制御するようにする。
【０１０２】
このように、本実施形態では、画像形成状態で回転する定着ローラ１００の温度を検知して温度リップルを低減するように誘導加熱コイルＬ１への印加電力の増減を行う比例制御を行うとともに、定着ローラ１００の１周分の平均値を用いて、加熱目標温度を補正することにより、定着ローラ１００から画像形成マテリアルや周囲に伝えられる熱量が不足する場合においても、加熱目標温度から定着ローラ１００の平均温度を差し引いた誤差温度を加熱目標温度に加算して温度調節信号を生成するようにしたことにより、定着ローラ１００の温度リップルを低減させることができるだけでなく、連続画像形成を行っても、定着ローラ１００の温度の大きな低下を防止できる。
【０１０３】
又、加熱目標温度より平均温度が高い場合、加熱目標温度を減ずるように働くため、不用意に定着温度が高くなるのを防止できる。
【０１０４】
よって、本実施形態によれば、様々なマテリアル、用紙サイズの記録材、装置環境等の条件下においても、定着不良や高温オフセットのない良好な画像形成出力が得られる。
【０１０５】
次に、小サイズの記録材の画像形成動作を行う場合について説明する。
【０１０６】
ユーザが操作パネル（図示せず）を操作して記録材のサイズを指定したり、ホストコンピュータ（図示せず）から送られる記録材のサイズ情報に基づいて、画像形成装置のＣＰＵ３０１が用紙サイズ情報を受け取ると、図７（ａ）から図７（ｂ）の位置へと、磁界遮蔽部材１５０を回転駆動するように磁界遮蔽駆動モータ（図示せず）が動作する。最小幅の紙サイズでは、図７（ｃ）の位置に移動させる。このように、用紙サイズにより、定着装置を通過する記録材幅が小さい場合には、適切な位置に磁界遮蔽部材１５０を回動させてから、所定位置で停止させるようにする。このようにして、誘導加熱コイルＬ１の磁束の一部が磁界遮蔽部材１５０で磁界遮蔽されることにより、定着ローラ１００の両端部への磁界が遮蔽又は減少し、両端部での発熱が減少する。
【０１０７】
このように、磁界遮蔽を行いながら、定着ローラ１００を回転させて定着ローラ１００の温度制御を行う。
【０１０８】
用紙サイズに応じて、定着ローラ１００の発熱領域を中央部に限定できるため、連続画像形成時の端部昇温を防止できるが、定着ローラ１００の中央部から端部への熱の流出、定着ローラ１００の端部から外部への放熱といった、発熱、放熱の形態が磁界遮蔽を行わない時の標準サイズ用紙での場合と異なる。したがって、標準サイズ紙で定着ローラ１００の長手方向のほぼ全面で発熱する場合と、定着ローラ１００の長手方向の中央部が発熱する場合とで、温度制御を最適なものに変更することで良好な定着性が実現できるとともに、連続画像形成時の端部昇温も防止できる。
【０１０９】
ここで、ＣＰＵ３０１が紙サイズ情報に応じて、定着ローラ１００の端部昇温が起きないように、磁界遮蔽駆動モータ（図示せず）で、磁界遮蔽部材１５０の位置を図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動させる。加熱目標温度Ｔｃｐから平均温度情報Ｔａｖｄを差し引いた誤差温度ΔＴａｖに対し、補正係数αを乗じた値ΔＴａｖ×αを加熱目標温度Ｔｃｐに加算した結果を新たに加熱目標温度Ｔｃｐ３とし、アドレス６８Ｈに格納する。ＣＰＵ３０１からＤ／Ａ変換器３０３に、補正された加熱目標温度Ｔｃｐ３がセットされ、温度検出比較回路ＩＣ２からのフィードバック信号ＦＢがＰＦＭ発振回路ＩＣ１に送られ、誘導加熱コイルＬ１への印加電力を制御するようにする。補正係数αは、α＞１のとき、定着ローラ１００の長手方向の中央部での発熱が定着ローラ１００の端部や定着ローラ１００の周囲に奪われる時の定着ローラ１００の上記中央部の温度の低下を防止するのに効果がある。定着ローラ１００の長手方向の用紙サイズがほぼ定着ローラ１００の同方向での幅に近いような標準サイズ用紙での画像形成の際には、α＝１とすればよい。
【０１１０】
又、ユーザが操作パネル（図示せず）を操作して記録材の種類や厚さ、サイズを指定したり、ホストコンピュータ（図示せず）から送られる記録材種類情報に基づいて、これら記録材のマテリアルの特徴に応じて、補正係数αの値を変更することも有効である。即ち、ＯＨＴシートや薄紙、厚紙、光沢紙等の記録材のマテリアルによって、記録材の厚さや比熱の違い等定着性を決定する要因に差異があるため、より適切な定着を行えるように、補正係数αの値を微調整するようにしても良い。
【０１１１】
更に、定着プロセス速度を記録材のマテリアルに応じて変更する方式も提案されているが、その場合、定着装置を通過する記録材の速度により、記録材に奪われる熱量が異なる。定着ローラの回転速度が低速の時ほど、定着ニップを通過した後の定着ローラの温度の低下が大きくなる。そこで、定着ローラの一回転での平均温度の低下も大きくなるので、連続画像形成時に平均温度が徐々に低下していく割合が大きくなる。そこで、低速での定着プロセスでは、通常速での補正係数αより大きな値にすることも有効である。但し、使用する記録材のマテリアルや用紙サイズ、磁界遮蔽領域の大きさ、定着プロセス速度、周囲環境温度等により、適切な補正係数αを設定するようにして、誘導加熱コイルへの印加電力を制御するようにすることが望ましい。
【０１１２】
よって、本実施形態によれば、誘導加熱方式の定着装置及び画像形成装置において、ウォームアップ状態、スタンバイ状態や、記録材のサイズや厚さ、種類、搬送速度等に応じた画像形成状態に応じて、温度検出素子ＴＨ１による定着ローラ１００の温度や平均温度と、加熱目標温度とに基づいて誘導加熱コイルＬ１への印加電力制御を行うことで、定着ローラ１００の温度ムラや装置環境、画像形成動作に応じた電力制御を行うことにより、適切な定着温度制御が行われ、温度リップルの低減や連続画像形成時の温度低下、異常な高温オフセット等を防止することが可能で、簡単な構成で且つ低コストで見苦しい定着不良等の不具合を防止することができ、良好な定着処理が行える。
【０１１３】
又、磁界遮蔽部材１５０を用いて誘導加熱コイルＬ１から定着ローラ１００への磁界の強度を調整することにより、定着ローラ１００の端部（非通紙領域）での昇温を防止し、定着ローラ交換等の不具合を防止することができる。特に、小サイズ紙や、画像形成装置の設置環境の室温が低い時や、画像形成装置本体や定着装置本体が冷えているや、厚紙等の記録材を用いる時や、カラー画像等の記録材全体に濃度の濃いトナー像が転写されている時等においても、良好な定着性を実現できる。
【０１１４】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態では、定着ローラ１００の温度を所定のルックアップテーブル（以下、ＬＵＴという）でテーブル変換したフィードバック信号ＦＢを用紙サイズや記録材のマテリアル種類等に応じて補正し、印加電力制御を行うことを特徴とする。
【０１１６】
又、温度検出比較回路ＩＣ２の代わりに、ＣＰＵ３０１からＤ／Ａ変換器３０３にセットした値に応じて発生されるアナログ信号のフィードバック信号ＦＢが共振制御回路ＩＣ１に入力されるように構成している。
【０１１７】
更に、本実施形態では、コア１，２，３が図８に示すような形状をなしており、加熱誘導コイルＬ１から定着ローラ１００への磁界の磁束密度の適正化が図られている。
【０１１８】
図９に、本実施形態における定着ローラ１００の目標温度のための温度補正後信号と誘導加熱コイルＬ１への印加電力との関係を示す。
【０１１９】
次に、本実施形態での誘導加熱コイルＬ１の駆動制御回路における平均値処理について図１０に基づき説明する。
【０１２０】
定着ローラ１００の温度ＴｄをＡ／Ｄ変換器３０２でＡ／Ｄ変換後に、ＣＰＵ３０１（中央演算処理装置）に読み取られ、後述するような平均値処理が行われる。又、ＣＰＵ３０１から送られる、加熱目標温度情報は、Ｄ／Ａ変換器３０３でＤ／Ａ変換され、アナログ信号としてフィードバック信号ＦＢが生成され、誘導加熱電源の出力電力が決定される。
【０１２１】
尚、図９に示す実線（ａ）からなるＬＵＴは、例えば、ランダムアクセスメモリＲＡＭ３０４のアドレス００Ｈから１ＦＦＨまでの５１２段階の温度ステップで、温度検出素子ＴＨ１の検出温度Ｔとフィードバック信号ＦＢとの関係を表すＬＵＴを構成するようにしてもよい。
【０１２２】
この時、温度検出素子の検出温度を１ステップあたり０．５℃とすると、５１２段階で０℃から２５５．５℃までの温度範囲において、ＦＢ信号を生成可能である。勿論、５１２段階以上のメモリ領域でＬＵＴを構成してもよい。温度範囲もより広い範囲に対応可能となる。
【０１２３】
又、ＣＰＵ３０１内の演算プログラムによる演算処理によって、温度検出素子ＴＨ１の検出温度からＦＢ信号を生成するようにしてもよい。その場合、大きなメモリ領域のＬＵＴを使用せずに済む利点がある。例えば、図９の変化点に基づいて、１次式で近似した演算式で温度検出素子の検出信号とＦＢ信号の関係を演算するようにしても良い。
【０１２４】
本実施形態にあっては、ＣＰＵ３０１は、画像形成開始信号を受け取ると、定着ローラ１００を回転させてから、１周の定着ローラ１００の温度の平均値Ｔａｖｄを求める。
【０１２５】
図９によれば、ＣＰＵ３０１により、１周の平均値Ｔａｖｄ、加熱目標温度Ｔｃｐとに基づいて、その差分ΔＴａｖ＝Ｔｃｐ・Ｔａｖｄを求め、Ｔｂ＝Ｔｄ+ΔＴａｖを平均値補正後の温度補正後信号として、ＲＡＭ３０４のアドレス７０Ｈに格納する。アドレス７０Ｈの温度補正後信号Ｔｂの値を読み出して、１００Ｈを加算した値をアドレスとするＲＡＭ３０４のＬＵＴの内容を読み出し、ＬＵＴから読み出した値をＤ／Ａ変換器３０３にセットし、Ｄ／Ａ変換器３０１の出力ＦＢをフィードバック信号として、誘導加熱コイルＬ１への印加電力を制御する。
【０１２６】
定着ローラ１００の平均温度Ｔａｖｄが画像形成時の加熱目標温度Ｔｃｐと等しいとき、ΔＴａｖ＝Ｔａｖｄ・Ｔｃｐ＝０であり、温度補正後信号Ｔｂ＝Ｔｄ+ΔＴａｖ＝Ｔｄとなり、温度検出素子ＴＨ１で検知された画像形成中の定着ローラ１００の温度Ｔｄ＝Ｔｃｐのとき、ＦＢ信号＝Ｗｃｐが出力され、誘導加熱コイルＬ１への印加電力Ｗ＝Ｗｃｐが印加される。定着ローラ１００の温度Ｔｄ＝Ｔｂ≦Ｔ１では、ＦＢ信号値＝Ｗ１を出力し、最大電力Ｗ１が誘導加熱コイルＬ１に印加される。定着ローラ１００の温度Ｔ１＜Ｔｂ=Ｔｄ＜Ｔ２では、定着ローラ１００の温度の増大に伴い、Ｗ１＜Ｗ＜Ｗ２の間で単調減少するようなＦＢ信号が出力され、定着ローラ１００の温度の増大に伴い、単調減少するような印加電力が誘導加熱コイルＬ１に印加される。定着ローラ１００の温度Ｔ２≦Ｔｂ＝Ｔｄでは、ＦＢ信号＝Ｗ２を出力し、誘導加熱コイルＬ１への印加電力Ｗは最小電力Ｗ２となる。
【０１２７】
平均温度Ｔａｖｄ＜加熱目標温度Ｔｃｐであるとき、ΔＴａｖ＝Ｔａｖｄ・Ｔｃｐ＜０であり、温度補正後信号Ｔｂ＝Ｔｄ+ΔＴａｖ＜Ｔｄとなり、温度検出素子ＴＨ１で検知された画像形成中の定着ローラ１００の温度Ｔｄ＝Ｔｃｐのときより大きな電力が誘導加熱コイルＬ１に印加される。
【０１２８】
平均温度Ｔａｖｄ＞加熱目標温度Ｔｃｐであるとき、ΔＴａｖ＝Ｔａｖｄ・Ｔｃｐ＞０であり、温度補正後信号Ｔｂ＝Ｔｄ+ΔＴａｖ＞Ｔｄとなり、温度検出素子ＴＨ１で検知された画像形成中の定着ローラ１００の温度Ｔｄ＝Ｔｃｐのときより小さな電力が誘導加熱コイルＬ１に印加される。
【０１２９】
ここで、ＣＰＵ３０１が紙サイズ情報に応じて、定着ローラ１００の端部昇温が起きないように、磁界遮蔽駆動モータ（図示せず）で、磁界遮蔽部材１５０の位置を図７（ａ）の位置から図７（ｂ）の位置に移動させる。
【０１３０】
補正係数αを加算した値ΔＴａｖ+αを加熱目標温度Ｔｃｐに加算した結果を新たに温度補正信号Ｔｂ２とし、Ｔｂ２＝Ｔｄ+α+ΔＴａｖに応じたＦＢ信号を出力し、誘導加熱コイルＬ１への印加電圧を調整し、誘導加熱コイルＬ１への印加電力を制御するようにする。補正係数αは、α＞１のとき、定着ローラ１００の長手方向の中央部での発熱が同方向での端部や定着ローラ１００の周囲に奪われる時の定着ローラ１００上記中央部での温度の低下を防止するのに効果がある。定着ローラ１００の長手方向の用紙サイズがほぼ同方向での幅に近いような標準サイズ用紙での画像形成の際には、α＝１とすればよい。
【０１３１】
又、ＬＵＴの内容を書き換えて、小サイズの応じて、電力量を調整できるようにするのも有効である。図９に示す実線（ａ）が、通常画像形成時のＦＢ信号出力であるとすると、例えば、上記の補正係数αを加算したαに相当するだけ、図９に示す実線（ｃ）又は（ｄ）のように、図９に示す実線（ａ）をシフトさせた特性のＬＵＴを作成するようにしても良い。ＬＵＴのデータは任意に変更可能であるため、より自由度の高い補正が可能となる。
【０１３２】
更に、ΔＴａｖ×βとして、ΔＴａｖの補正ゲインを変更することも容易である。その場合には、図９に示す実線（ａ）の傾きを変更してやればよい。
【０１３３】
又、画像形成状態とウォームアップ状態及びスタンバイ状態とで加熱目標温度が同じで、定着ローラ１００の回転を停止するならば、画像形成状態とスタンバイ状態とでは同じＬＵＴを用いればよい。電源投入後のウォームアップ状態および所定温度に達したスタンバイ状態では、定着ローラ１００の回転が停止されるので、平均処理を行わずに温度補正後信号Ｔｂ＝Ｔｄとし、定着ローラ１００の温度Ｔｄ＝Ｔｂに対応したＬＵＴの内容が、Ｄ／Ａ変換器３０３に設定される。
【０１３４】
更に、画像形成状態での加熱目標温度Ｔｃｐより、ウォームアップ状態及びスタンバイ状態での加熱目標温度Ｔｓｔが低い場合には、図９に示す実線（ｂ）となるようなＬＵＴに書き換えることも有効である。平均値処理を行わず、補正係数α＝０、或いは、補正係数β＝１とすることにより、温度補正後信号Ｔｂ=Ｔｄとし、加熱目標温度Ｔｓｔでは印加電力Ｗｓｔが誘導加熱コイルＬ１に印加される。ここで、Ｗｓｔ＜Ｗｃｐであり、画像形成状態での加熱目標温度Ｔｃｐより低い温度Ｔｓｔになるよう誘導加熱コイルの印加電力制御が行われる。図９に示す実線（ｂ）の例のように、定着ローラ１００の温度が加熱目標温度Ｔｓｔより高い場合には印加電力はＷｓｔより低くなり、定着ローラ１００の温度が加熱目標温度Ｔｓｔより低い場合には印加電力はＷｓｔより高くなる。
【０１３５】
ここで、定着ローラの周方向の温度ムラを軽減させるために、定着ローラを回転させるながらウォームアップ状態又はスタンバイ状態の温度制御を行う方法も考えられる。ウォームアップ状態又はスタンバイ状態で定着ローラを回転させることで、定着ローラを周方向に加熱することで周方向の温度ムラを低減できる。
【０１３６】
しかしながら、ウォームアップ状態又はスタンバイ状態の間、常に定着ローラを回転させ続けると、定着ローラの摩耗や傷の発生、モータや駆動伝達機構の寿命、騒音といった問題があるため、短時間だけ定着ローラを回転させることを繰り返す、間欠回転動作させるようにしても良い。即ち、加熱目標温度をＴｓｔとして、図９に示す実線（ｂ）のＬＵＴに基づいて、平均値処理を併用した温度制御を行うのである。このような、定着ローラの回転を伴う加熱制御では、画像形成状態での制御と同様に、定着ローラの平均値処理を併用することで、より良好な温度制御が可能になる。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、発熱部材の非通紙部域の過昇温の防止を図るとともに、発熱部材の温度リップルを低減して、オフセット画像等の画像不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた加熱装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における加熱装置の発熱部材部分の概略構成を示す断面図である。
【図４】図３の発熱部材内に配設された磁束発生手段の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第一の実施形態における加熱装置の磁束発生手段の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図２の加熱装置に備えられた磁界遮蔽部材の形状の一例を示す図である。
【図７】本発明の第一の実施形態における磁界遮蔽部材の位置とその作用を説明するための図である。
【図８】本発明の第二の実施形態における磁束発生手段のためのフェライトコアの形状を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施形態における磁束発生手段の駆動制御での補正後の発熱部材の目標温度と磁束発生手段への印加電力との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態における加熱装置の磁束発生手段の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第一の実施形態における誘導加熱方式の加熱装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】従来のハロゲンヒータによる加熱方式の加熱装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】従来の加熱装置の磁束発生手段の制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１コア
２コア
３コア
１００定着ローラ（発熱部材，磁性金属部材）
１５０磁界遮蔽部材
２０１電子写真レーザビームプリンタ（画像形成装置）
２０７定着装置
３０１ＣＰＵ（制御手段）
Ｌ１誘導加熱コイル（磁界発生手段，コイル）
Ｐ記録材
ＴＨ１温度検出素子（温度検知手段）

Claims

電源からの電力を受けて交番磁界を発生する磁界発生手段と、該磁界発生手段からの交番磁界中に配されて電磁誘導発熱する回転可能な中空の発熱部材と、上記発熱部材の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によって検知された温度に基づき上記発熱部材の温度を所定温度に維持するよう上記電源から上記磁界発生手段への電力供給を制御する制御手段と、記録材の大きさに応じて磁界発生手段から発熱部材への非通紙領域における磁界を遮蔽又は減少させる磁界遮蔽部材と、を備え、磁界発生手段からの磁界により発熱部材の周方向の一部が発熱し、記録材上の画像を上記発熱部材に接触
させて加熱する像加熱装置において、
スタンバイ時には発熱部材が停止した状態で発熱部材の周方向の一部を発熱させて温度制御する期間を有し、スタンバイ時に入力された画像形成信号による画像形成状態では制御手段はスタンバイ期間における発熱部分と発熱していない部分の温度を平均した平均温度に基づいて電源から磁界発生手段への電力供給を制御することを特徴とする像加熱装置。
制御手段は、温度検知手段によって検知された温度が所定の目標温度になるよう電源から磁界発生手段への電力供給を制御するようになっており、上記目標温度が、前記平均温度との差分と、記録材の大きさ、厚さ、材質、搬送速度のうち少なくとも一つの条件とに対応して設定されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
発熱部材は、ローラ状若しくはフィルム状の磁性金属部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
磁界発生手段は、発熱部材の内側の一部に近接して配設されＴ型、Ｃ型、Ｉ型、Ｊ型のいずれかの形状をなす磁性体からなるコアに巻線されるコイルであり、該コイルに高周波電力を印加して高周波誘導磁界を発生させることにより上記発熱部材を発熱させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の像加熱装置。
温度検知手段によって検知された温度が目標温度になるよう電源から磁界発生手段への電力供給が制御され、前記平均温度に対応して目標温度が設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の像加熱装置。
前記平均温度から設定される目標温度は磁界発生手段から発熱部材への磁界が磁界遮蔽部材により遮蔽又は減少されている状態のときのほうが磁界遮蔽部材を用いない状態のときよりも高い温度になるように設定されることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。